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Lichtdurchlässige, lichtbrechende Platte Die Erfindung bezieht sich
auf lichtdurchlässige, lichtbrechende Platten, insbesondere auf Platten der Art,
die in der britischen Patentschrift 619 084 beschrieben sind. In dieser Patentschrift
ist eine lichtdurchlässige Platte (und eine Vorrichtung, bei welcher die Platte
Verwendung findet) dargestellt, die auf der Lichtausfallseite lichtbrechende Flächen
aufweist, die so angeordnet sind, daß das ausgehende Licht innerhalb eines bestimmten
Winkels gegen die Normale der Platte eingeschlossen liegt, wobei die Platte für
gewöhnlich so angeordnet ist, daß die Normale senkrecht abwärts gerichtet ist, so
daß das ausgehende Licht unten unter einem bestimmten Winkel gegen die abwärts gerichtete
Vertikale erhalten wird. Diese lichtbrechenden Flächen sind entweder querverlaufend
angeordnet, so daß die lichtbegrenzende Wirkung vorzugsweise in einer längs verlaufenden
Ebene erfolgt, oder sie sind so angeordnet, daß sie in allen Azimuten, d. h. Scheitelkreisen,
wirken, wobei in beiden Fällen Prismen, Kegel od. dgl. in Vorschlag gebracht waren,
die sich über die Oberfläche der Platte erheben.
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Es bestehen zwar keine großen Schwierigkeiten, in einem geeigneten
durchscheinenden Material Querrippen durch eine Bearbeitung oder durch Gießen herzustellen,
da diese jedoch vorzugsweise nur in der Längsebene wirksam sind, sind sie für die
Verwendung in Verbindung mit einer gedrängten Lichtquelle nicht sehr geeignet, weil
der Helligkeitsbereich, von unten her gesehen, sich nur diffus oder quer zu den
Prismen und nicht längs derselben ausbreitet. Prismengestalten, die in allen Azimuten
wirksam sind, wie etwa kegelige Vorsprünge, die gleichmäßig in allen Azimuten wirken,
oder Pyramiden mit viereckiger Grundfläche sind zwar für zusammengedrängte Lichtquellen
gut verwendbar, ergeben aber bei der Herstellung gewisse Schwierigkeiten. So können
Kegelvorsprünge nicht maschinell in ein durchscheinendes Material hineingeschnitten
werden, wenn es auch nicht schwierig ist, eine Formplatte durch maschinelle Bearbeitung
herzustellen, mit deren Hilfe dann solche Vorsprünge aus einem gießbaren, durchscheinenden
Material gegossen werden können. Prismen mit einer viereckigen Grundfläche können
in ein bearbeitbares lichtdurchlässiges Material dadurch mit guter Genauigkeit zustande
gebracht werden, daß unter rechtem Winkel zwei Gruppen von Rillen von V-förmigem
Querschnitt eingeschnitten werden, wohingegen in diesem Falle die Herstellung einer
Formplatte für das Gießen einer solchen Prismenform das getrennte Anbringen einer
großen Zahl einzelner Ausnehmungen in der Platte erforderlich macht, was ein teures
und verhältnismäßig ungenaues Verfahren darstellt. Gemäß der vorliegenden Erfindung
erhält man eine lichtsteuernde Prismengestaltung, die nach der besagten britischen
Patentschrift 619 084 in allen Scheitelkreisen wirkt, wenn man so vorgeht, daß man
die Lichtausfallseite der Platte mit getrennten angrenzenden oder nahezu angrenzenden
Ausnehmungen versieht, deren Flächen eine solche Neigung haben, daß im wesentlichen
kein Licht, das in die Platte von der anderen Oberfläche her eintritt und die Schräg-oder
Böschungsflächen erreicht, von diesen jenseits eines bestimmten Winkels zu der Normalen
der Platte ausgehen kann. Es kann gezeigt werden, daß diese Gestaltung in bezug
auf das ausgehende Licht dieselbe begrenzende Wirkung hat, wie die in der besagten
Patentschrift angegebene Gestaltung, so daß, wenn die Platte so angeordnet ist,
daß ihre Normale senkrecht abwärts weist und sich unter einer Lichtquelle befindet,
das durch die Ausnehmungen heraustretende Licht unterhalb eines bestimmten Winkels
gegen die Abwärtsvertikale gehalten wird.
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Allgemein gesprochen sollte die Böschung oder Neigung die gleiche
sein wie die, die in der vorgenannten Patentschrift angegeben ist, d. h., sie soll
im wesentlichen gleich
sein, worin y eine ungerade Ganzzahl größer als 1 und C der kritische Wert des Plattenmaterials
bedeutet.
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Die Erfindung betrifft also eine lichtdurchlässige, lichtbrechende
Platte für Leuchten, die auf der Lichtaustrittsseite als optische Mittel aneinandergrenzende
lichtbrechende Schrägflächen aufweist, die unter einem Neigungswinkel verlaufen,
der gleich oder etwas geringer ist als
und mit deren Hilfe das Licht von dieser Plattenseite innerhalb eines bestimmten
Winkels zur ?Vormalen austritt, und sie besteht
darin, daß die
lichtbrechenden Schrägflächen als aneinandergrenzende oder nahezu aneinan.dergrenzende
Vertiefungen auf der Lichtaustrittsseite der Platte ausgebildet sind. Entsprechend
der verbesserten .Xaskierungswirkung der Firste oder Rücken zwischen angrenzenden
Vertiefungen von hohen Winkeln kann aber die Böschungsneigung etwas geringer sein
als dieser Wert, und es kann dennoch ein befriedigendes Ergebnis erzielt werden.
So wurde gefunden, daß, während in der genannten Patentschrift für ein Material
mit einem Brechungsindex von 1,5 Winkel in den Größenordnungen von 30 bis 35° und
17,5 bis 20,5° erwähnt sind, die Ausnehmungen gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch
über einen Bereich von 25 bis 35° und 16 bis 21° gut wirksam sind. Ist die Platte
aus einem Material mit einem höheren Brechungsindex von etwa 1,6 hergestellt, dann
liegen die entsprechenden Winkelbereiche bei 28 bis 37° und 17 bis 22°.
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Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß,
dieselbe über alles gemessene Dicke vergleichsweise zugrunde gelegt, die Platte
mit den Ausnehmungen kräftiger ist als eine mit Vorsprüngen. Soll die Platte durch
maschinelle Bearbeitung aus plastischem Material hergestellt werden, dann können
die Ausnehmungen kegelig sein, soll sie dagegen durch einen Gießvorgang erzeugt
werden, so -werden vorzugsweise pyramidenförmige Ausnehmungen gewählt, weil diese
flache Seiten haben und die Platte dann besser maschinell bearbeitbar ist.
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Die Erfindung ist im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
näher erläutert, die drei Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen.
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Fig. 1 zeigt einen Blick von unten her auf den Grundriß der ersten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Platte; Fig. 2 und 3 geben Schnitte nach den
Linien II-II und III-III wieder; Fig.4 zeigt eine Ansicht der Unterseite einer zweiten
Ausführungsform der Platte; Fig. 5 stellt einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig.
4 dar; Fig. 6 gibt eine perspektivische Ansicht dieser Ausführungsform in Blickrichtung
von unten her wieder; Fig. 7 ist wiederum eine Ansicht von der Unterseite der Platte
her, jedoch für eine dritte Ausführungsform; Fig. 8 und 9 zeigen Schnitte nach den
Linien VIII-VIII und IX-IX der Fig. 7.
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Es wird darauf hingewiesen, daß die Figuren nur einen kleinen Teil
einer Platte zeigen und daß diese Platte jede beliebige verlangte Größe haben kann.
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Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 3 besteht die Platte
11 aus einem durchscheinenden Material, in deren Unterseite kegelige Vertiefungen
12 eingesenkt sind. Wenn von einer Unterseite hierbei die Rede ist, so ist dabei
an die übliche Verwendung der Platte gedacht, bei welcher diese horizontal liegend
unterhalb einer Lichtquelle angeordnet ist. Bei dem betrachteten Ausführungsbeispiel
sind alle Vertiefungen 12 von gleich großer Abmessung und berühren, wie ersichtlich,
ihre Basiskreise einander. Die Erfindung ist jedoch weder auf das eine noch das
andere dieser Merkmale beschränkt. So können die Vertiefungen auch ein wenig weiter
voneinander angeordnet sein, so daß zwischen ihnen selbst dort, wo die Basiskreise
am engsten zusammenstehen, ebene Flächen vorhanden sind, oder sie können aber auch
um ein geringes dichter zusammengerückt sein, so daß das Plattenmaterial infolge
gegenseitiger Überschnei-Jung der benachbarten Kegel hinterschnitten ist und nur
kleinere ebene Flächen übrigbleiben. Fernerhin sind bei dem betrachteten Ausführungsbeispiel
die Kegel. so . angeordnet, daß die Mittelpunkte ihrer Basiskreise auf den Eckpunkten
einer Serie von gleichseitigen Dreiecken liegt, eine Anordnung, die zur Folge hat,
daß innerhalb einer gegebenen Fläche eine größte Zahl von Vertiefungen einer gegebenen
Größe untergebracht werden kann. Statt dessen kann auch jede andere Anordnung angewandt
werden, beispielsweise eine solche, bei welcher die Mittelpunkte auf den Eckpunkten
von Quadraten oder Rechtecken liegen oder irgendeine andere reguläre oder selbst
unreguläre Zuordnung gewählt ist. Außerdem brauchen wiederum die Vertiefungen nicht
sämtlich von der gleichen Abmessung zu sein, und es können auf verschiedenen Teilen
der gleichen Platte verschiedene Abmessungen und verschiedene Zuordnungen zur Anwendung
kommen. Über den Kegelwinkel, der anzu--wenden ist, ist weiter unten näheres ausgesagt.
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Die zuvor betrachtete Ausführungsform der erfindungsgemäßen Platte
ist am besten für die maschinelle Herstellung aus einem plastischen Material, wie
etwa einem Kunstharz auf Methylmethacrylatbasis, geeignet, da sich hierbei die maschinelle
Bearbeitung leicht durchführen läßt und der Anbringung der konischen Vertiefungen
keine Bearbeitungsschwierigkeiten entgegenstehen. Da aber auch, wenn auch nicht
gerade ohne gewisse Schwierigkeiten, eine Gießformplatte mit den den Vertiefungen
entsprechenden Erhebungen hergestellt werden könnte, könnte für Fälle, bei denen
die Basiskreise um ein geringes voneinander getrennt sind, in dieser eben angegebenen
Form die Platte auch aus gegossenem Material, wie etwa einem lichtdurchlässigen
Kunstharz oder Glas durch Gießen erzeugt werden. Die Herstellung einer Gießformplatte
mit konischen Erhebungen, deren Basiskreise sich berühren oder überschneiden, würde
zwar ebenfalls möglich sein, beispielsweise durch Zusammensetzen aus einzelnen getrennten
Teilen, würde sich aber schwerlich wirtschaftlich durchführen lassen.
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Bei der Ausführungsform nach den Fig. 4 bis 6 ist eine Platte 13 aus
lichtdurchlässigem Material in Vorschlag gebracht, auf der sich pyramidenförmige
Vertiefungen 14 mit quadratischer Grundfläche befinden. Hierbei ist die ganze Oberfläche
mit solchen Vertiefungen bedeckt, wobei die aneinandergrenzenden Vertiefungen sich
in Kanten 15 treffen, die sämtlich in einer Ebene liegen. Die wirtschaftliche, einfache
Herstellung solcher Vertiefungen durch Bearbeiten eines plastischen Materials ist
allerdings nicht sehr gut möglich, so daß diese Form der Platte besser durch Gießen
hergestellt wird. Zu diesem Zweck wird die Gießformplatte am besten auf die Weise
maschinell bearbeitet, daß die besagte Platte mit zwei Gruppen von in diese eingeschnittenen
Nuten versehen wird, wobei die letztgenannten von V-förmigem Querschnitt sind, und
die Gruppen dieser Nuten in bezug auf die vorspringenden Pyramiden rechtwinklig
zueinander liegen. Ebenso leicht würde es möglich sein, die Nuten oder Rillen maschinell
so einzuarbeiten, daß zwischen den Zonen jeder der beiden Gruppen schmale Streifen
verbleiben von der gleichen unterschiedlichen Breite oder verschiedenen Breiten
in verschiedenen Bereichen der Platte oder in den beiden Richtungen, so daß also
auf der gegossenen Platte hernach entsprechende ebene Streifen in Erscheinung treten.
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Ähnlich wie die Pyramiden mit quadratischer Basisfläche können auch
Pyramiden mit einer langgestreckten rechteckigen Basisfläche hergestellt werden,
indem
man zwischen den beiden Gruppen von Nuten oder Rillen einen verschieden großen Abstand
vorsieht. Ebenso kann man auch Pyramiden mit einer Grundfläche in der Form eines
Rhombus zustande bringen, wenn man die beiden Rillen- oder Nutengruppen unter einem
von 90° abweichenden Winkel zueinander anordnet. In allen diesen und weiteren Abwandlungen
können zwischen einigen oder allen Pyramiden ebene Flächenstreifen frei gelassen
werden. Über den Pvramidenwinkel ist weiter unten noch näheres ausgesagt.
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Die Verkörperung der Erfindung, die in den Fig. 7 his 9 dargestellt
ist, zeigt pyramidische Vertiefungen 16, bei denen die Basisfläche der Pvramide
die Form eines gleichseitigen Dreieckes hat, wobei die Basen in regelmäßiger Ordnung
angeordnet sind und die Fläche der Platte ausfüllen, nämlich so, daß sie durch Kanten
17 gegenseitig abgeteilt sind. Hier ist wiederum das Herstellen durch Gießen die
einzige wirtschaftlich tragbare Herstellungsart, doch läßt sich die Gießformplatte
leicht dadurch maschinell herstellen, daß drei Satz oder Gruppen von Nuten V-förmigen
Ouerschnittes herausgearbeitet werden, die unter 60c zueinander liegen. Eine andere
Möglichkeit besteht auch darin, vier Gruppen solcher Nuten in die Formplatte einzuarbeiten,
die unter 45° zueinander liegen, wenn Pyramiden hervorgebracht werden sollen, deren
Basisfläche rechtwinklige, gleichschenklige Dreiecke (beispielsweise solche Dreiecke,
deren Winkel 90, 45 und 45° betragen) sein sollen. Genau wie in dem Falle, wo es
sich um Pyramiden mit quadratischer Basis handelte, können dort, wo es gewünscht
wird, Flächenstreifen frei gelassen werden und können die Abmessungen der Vertiefungen
an den verschiedenen Teilen der Platte variieren, wenngleich sich die Breite der
Streifen natürlich mit der Größe der Basisfläche der Vertiefung ändert. Über den
Pyramidenwinkel sind weiter unten noch im besonderen Angaben gemacht.
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Es ist klar, daß man, wenn man eine größtmögliche Lichtsteuerung seitens
der einzelnen Vertiefungen erreichen will, diese in dem Falle der Verwendung von
Pyramiden, wie es bei den Anordnungen nach den Fig. 4 bis 9 der Fall ist, aneinander
angrenzend anordnen muß und daß man in dem Falle, wo kegelige Vertiefungen vorliegen,
diese dicht zusammenrücken oder sogar sich überschneiden lassen muß, daß aber auch,
wie es oben erwähnt wurde, zwischen ihnen schmale Streifen belassen werden können.
Zusätzlich oder statt dessen können Flachstreifen an den Scheitelpunkten der Vertiefungen
vorgesehen sein. Diese Flachstreifen, wie auch die Streifen zwischen den einzelnen
Vertiefungen, sind Flachstreifen, die zwischen den abfallenden Seiten der Vertiefungen
liegen. Solche flachen Streifen oder Flächen lassen eine größere Genauigkeit und
längere Lebensdauer des Werkzeuges zu. Ähnlich können statt solcher ebener flacher
Streifen oder Flächen auch geriffelte Flächen belassen werden. Das Licht, das von
diesen Zwischenflächen oder -streifen oder den geriffelten Flächen ausgeht, wird
im allgemeinen die gleiche räumliche Verbreitung zeigen wie das Licht, das auf die
obere Fläche der Platte fällt, es wird aber auch durch die angrenzenden Flächen
der Prismengestaltung begrenzt, und die auf diese Weise herbeigeführte Begrenzung
wird praktisch innerhalb der gleichen oder eines nur unwesentlich größeren Winkels
in Bezug auf die abwärts gerichtete Senkrechte liegen, wie er durch die Wirkung
der prismatischen Gestalt hervorgerufen wird. Insbesondere bei Verwendung einer
gegossenen Platte «-erden die NYinkelungenauigkeiten. die der Herstellung anhaften,
im allgemeinen eine gleiche Ausbreitung jenseits des bestimmten oder festgelegten
Winkels des gesteuerten Lichtes ergeben, so daß das Licht, das durch irgendwelche
schmalen Flächen hindurchtritt, praktisch etwa dieselbe Ausbreitung zeigen wird
wie das gesteuerte Licht.
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In bezug auf den geeigneten Winkel für die Seiten der Vertiefungen
geht aus einem Vergleich der Fig. 16 und 17 der britischen Patentschrift 619 084
mit der Fig. 2 der vorliegenden Erfindung oder zwischen den Fig.3 bis 11 derselben
Patentschrift mit der Fig. 5 oder 8 der vorliegenden Erfindung ohne weiteres hervor,
daß der Lichtsteuereffekt der Platte im vorliegenden Fall wenigstens in den Ebenen,
in denen die Schnitte der Fig. 2, 5 und 8 gelegt sind, in beiden Fällen der gleiche
ist. Was die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Platte mit den kegeligen
Vertiefungen betrifft, wird der Lichtsteuereffekt in jeder durch den Gipfelpunkt
einer Vertiefung gelegten Ebene der gleiche sein, so daß, abgesehen von der Wirkung
der ebenen Flächen, eine Platte wie sie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist, in
allen Azimuten oder Scheitelkreisen dieselbe Wirkung zeigen wird. Bei Verwendung
der beiden anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen der Platte wird die Wirkung
nicht in allen Scheitelkreisen dieselbe sein, weil der Winkel der Seite der Vertiefung
nicht in jeder senkrechten Ebene derselbe ist. Indessen wird der Unterschied zwischen
dem Minimum und Maximum nicht zwangläufig sehr groß sein und im allgemeinen beim
Vorliegen einer Pyramide mit quadratischer Basisfläche geringer sein als im Falle
der Anwendung einer Pyramide mit dreieckiger Grundfläche, weil im ersten Falle die
Abweichungen von einem Kreise geringer sind als im letzten Fall.
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Da die Ouerschnitte ähnlich denen nach der britischen Patentschrift
619 084 sind, folgt, daß die dort vorgeschriebenen Winkel zwar nicht ungeeignet
sind, daß aber, wie vorstehend erwähnt, befriedigende Ergebnisse auch in einem etwas
weiteren Bereich erzielbar sind. Vorstehend sind auch geeignete Werte für ein Material
mit einem höher liegenden Brechungsindex als 1,5 angegeben. 1,5 ist ein angemessener
Wert für eine Glasplatte, während 1,6 ein ebensolcher Wert für eine lichtdurchlässige
Kunstharzplatte ist. Ein anderer Vorteil der vorliegenden Anordnung, verglichen
mit der nach der britischen Patentschrift 619 084, besteht darin, daß die Maskierung
eines Firstes oder Erhebungsrückens zwischen angrenzenden Vertiefungen für Beobachtungswinkel,
die der Horizontalen näher liegen, wirksamer ist als bei den vorspringenden Prismen
oder Kegeln nach der genannten Patentschrift und daß es dadurch möglich wird, ein
befriedigendes Ergebnis zu erzielen, wenn ein flacherer Prismenwinkel verwendet
wird als der, der aus der Formel
folgt, die in der verschiedentlich angeführten britischen Patentschrift angegeben
ist. Hierauf geht es zurück, daß der Winkel auf 25° in dem einen Bereich und 16°
in dem anderen Bereich für eine Glasplatte heruntergehen kann bzw. auf 28 und 17°
vermindert werden kann, wenn man es mit einer Platte zu tun hat, -deren Bechungsindex
etwa bei 1,6 liegt.
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Die erfindungsgemäße Platte kann in Verbindung mit einer langgestreckten
Lichtquelle, wie etwa einer Leuchtstofflampe benutzt werden, ist aber, da sie in
allen Azimuten wirkt, auch bei gedrängten Lichtquellen, wie etwa einer Fadenlampe,
von besonderem
Wert. Obgleich sich die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele
auf eine im wesentlichen flache Plattenform beziehen, können die erfindungsgemäßen
Platten aber auch gekrümmt sein. Sie können weiterhin auf der Außenseite der Zone,
wo der Lichtbeschneidungseffekt verlangt wird, Gestaltungsformen aufweisen, die
andere Arten einer Steuerung bewirken, oder sie können in Verbindung mit anderen
Platten Verwendung finden, die die Steuerung in dieser Weise herbeiführt.